11521

Входные фильтры

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 Тема: входные фильтры Цель работы: Разобраться в назначении и работе входных фильтров. Научиться отфильтровывать сигналы заданных частот. Теоретические сведения Согласованный фильтр. Прием радиосигнал

Русский

2013-04-08

62.5 KB

3 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Тема: входные фильтры

Цель работы: Разобраться в назначении и работе входных фильтров. Научиться

                        отфильтровывать сигналы заданных частот.

Теоретические сведения

 Согласованный фильтр. Прием радиосигналов всегда сопровождается помехами. При уровне помех, близком к максимальному значению сигнала, трудно обнаружить даже присутствие сигнала. Например, в радиолокации важной задачей является обнаружение на фоне помех импульсного сигнала, пришедшего от цели. На рис. 6.1, а показан импульсный сигнал, замаскированный непрерывной помехой.

 

Рис. 6.1

Указать правильное положение импульсного сигнала затруднительно, так как, во-первых, велика вероятность пересечения порога обнаружения помехой (так называемая ложная тревога), во-вторых, из-за сложения сигнала с помехой сигнал может оказаться ниже порога обнаружения (пропуск сигнала).

Возникает задача наилучшей (оптимальной) обработки смеси сигнала и помехи, при которой по возможности мало сказывалось бы влияние помех. Оценка влияния помех зависит от принятого критерия. Например, в рассматриваемом примере оптимальной фильтрацией обычно считают такую обработку, при которой вероятность ложных тревог фиксирована, а вероятность попуска сигнала минимальна.

Простейшая обработка заключается в линейной фильтрации смеси детерминированного сигнала и помехи, т.е. в пропускании этой смеси через фильтр с характеристикой передачи H(f). Изменяя эту характеристику, можно изменять соотношение между составляющими сигнала и помехи на выходе фильтра. На рис. 20.1,б показано выходное напряжение фильтра со специально подобранной характеристикой, на вход которого подается напряжение, соответствующее рис. 20.1,а. из рисунка видно, что для фильтрованного сигнала уменьшается вероятность ложной тревоги и пропуска сигнала по сравнению с нефильтрованным.

Смесь сигнала и помехи на выходе усилителя или приемника ту или иную фильтрацию уже прошла в антенных, входных и усилительных цепях приемника, имеющих конечную полосу пропускания. Поэтому вопрос о фильтрации заключается в выборе оптимальной формы амплитудно- и фазочастотной характеристик всего усилителя или приемника, а также оптимальной ширины его полосы пропускания. Для простоты нефильтрованным называют сигнал, который прошел цепи с полосой пропускания, много большей ширины спектра сигнала.

Если форма сигнала известна точно, то чаще всего в качестве критерия используют отношение пиковой мощности сигнала на выходе фильтра в некоторый момент времени к средней мощности шума на выходе фильтра. Фильтр, для которого это отношение максимально, называют оптимальным, или согласованным.

Для рассмотренного выше примера оптимальный в смысле минимума вероятности пропуска сигнала приемник состоит из согласованного фильтра и порогового устройства, если точно известны огибающая принимаемого импульса и фаза радиочастотного заполнения. Если последняя неизвестна, то между согласованным фильтром и пороговым устройством помещается еще детектор огибающей.

Во многих случаях основную фильтрацию осуществляют усилители промежуточной частоты. Следовательно вопрос об оптимальном фильтре есть вопрос об оптимальных амплитудно- и фазочастотных характеристиках усилителя промежуточной частоты.

Согласованный фильтр обеспечивает максимум отношения пиковой мощности сигнала к средней мощности шума. Это отношение зависит от энергии сигнала Е и спектральной плотности шума  и не зависит от формы сигнала.

Импульсная характеристика фильтра находится по следующей формуле:

,

где  - произвольная константа.

Импульсная характеристика согласованного фильтра совпадает по форме с принимаемым сигналом u(t), зеркально обращенным по времени относительно момента t=. На рис. 6.2 показаны для примера сигнал u(t) и импульсная характеристика согласованного фильтра h(t). 

Рис. 6.2                                                              Рис. 6.3

Согласованные фильтры являются составной частью оптимальных по тому или иному критерию приемников. На рис. 6.3 приведена структурная схема оптимального приемника для случая, когда ставиться задача обнаружения сигнала, форма которого известна с точностью до фазы радиочастотного заполнения (т.е. фаза неизвестна). Приемник состоит из согласованного фильтра, детектора огибающей и устройства сравнения с порогом, которое в момент времени  сравнивает напряжение на выходе детектора с пороговым напряжением.

Практически ситуация, когда временное положение и форма сигнала известны и нужно лишь определить факт наличия сигнала, встречается редко. Чаще приходится решать комбинированные задачи, когда неизвестно временное положение сигнала (иногда и его форма), а требуется определить факт наличия сигнала и его положение на временной оси. Однако и в этом случае согласованный фильтр может быть составной частью приемника.

Ход работы

  1.  Изучить работу фильтров на примере
  2.  В соответствии с вариантом построить фильтр с заданными параметрами.

Таблица 1

Варианты лабораторных заданий

Тип фильтра

1

2

3

Примечание: значения величин выдаются преподавателем на лабораторных работах.

Контрольные вопросы

  1.  Оптимальный фильтр.
  2.  Частотные предыскажения при передаче и приеме.
  3.  Виды фильтров.
  4.  Типы фильтров (НЧ, ВЧ)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20417. Системы управления контентом 47.5 KB
  История управления контентом началась с управления документами в традиционном смысле этого слова т. По мере развития понятия документ системы управления документами стали называть системами управления контентом. Системы управления контентом действительно научились разделять управление документами хранение изменение и т.
20418. Диаграмма состояний (statechart diagram) 253 KB
  Вершинами графа являются возможные состояния автомата изображаемые соответствующими графическими символами а дуги обозначают его переходы из состояния в состояние. Длительность нахождения системы в любом из возможных состояний существенно превышает время которое затрачивается на переход из одного состояния в другое. При этом автомат может находиться в отдельном состоянии как угодно долго если не происходит никаких событий; время нахождения автомата в том или ином состоянии а также время достижения того или иного состояния никак не...
20419. АСУ «Экспресс» 31.5 KB
  АСУ Экспресс начала работать в 1972 году на Московском железнодорожном узле. Она получила название Экспресс1 и предназначалась для массового обслуживания пассажиров в реальном масштабе времени. Основной целью создания системы Экспресс1 являлось получение опыта в автоматизации управления билетнокассовыми операциями в масштабе такого крупного железнодорожного узла как Москва обслуживающего в сутки до 250 тысяч пассажиров поездами прямого и местного сообщения.
20420. Система АСУ Экспресс 66.5 KB
  1972 Система Экспресс1 запущена в эксплуатацию в предварительных кассах Киевского вокзала Москвы. 1974 Система Экспресс1 введена в эксплуатацию в масштабе Московского железнодорожного узла. 1982 Система Экспресс2 запущена в Москве с обслуживанием пассажиров через бюро заказов по телефону.
20421. Диаграмма классов (class diagram) 207 KB
  В этих разделах могут указываться имя класса атрибуты переменные и операции методы. Имя класса должно быть уникальным в пределах пакета который описывается некоторой совокупностью диаграмм классов или одной диаграммой. В дополнение к общему правилу наименования элементов языка UML имя класса записывается по центру секции имени полужирным шрифтом и должно начинаться с заглавной буквы. В первой секции обозначения класса могут находиться ссылки на стандартные шаблоны или абстрактные классы от которых образован данный класс и от которых он...
20422. Основные пакеты метамодели языка UML 282 KB
  org view=Basic_packages_metamodeli_language_UML 2730 Основные пакеты метамодели языка UML Возвращаясь к рассмотрению языка UML напомним что основой его представления на метамодельном уровне является описание трех его логических блоков или пакетов: Основные элементы Элементы поведения и Общие механизмы рис. Пакет Типы данных определяет основные структуры данных для языка UML. Основные пакеты метамодели языка UML Рис. Подпакеты пакета Основные элементы языка UML Пакет Основные элементы Ниже дается краткая характеристика элементов...
20423. Жизненный цикл ИС 86 KB
  Модель жизненного цикла отражает различные состояния системы начиная с момента возникновения необходимости в данной ИС и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления. Модель жизненного цикла структура содержащая процессы действия и задачи которые осуществляются в ходе разработки функционирования и сопровождения программного продукта в течение всей жизни системы от определения требований до завершения ее использования. В настоящее время известны и используются следующие модели жизненного цикла: Каскадная модель рис....
20424. Мультипроцессоры 58 KB
  Мультипроцессоры Мультипроцессорные системы обладают одной характерной особенностью: все процессоры имеют прямой доступ к общей памяти. Мультипроцессорные системы шинной архитектуры состоят из некоторого количества процессоров подсоединенных к общей шине а через нее к модулям памяти. Простейшая конфигурация содержит плату с шиной или материнскую плату в которую вставляются процессоры и модули памяти. Поскольку используется единая память когда процессор А записывает слово в память а процессор В микросекундой позже считывает слово из...
20425. Компоненты NET 231.5 KB
  Использовать методы службы NET Romoting . Однако WCF содержит и другой тип сериализатора NetDataContractSerializer который является полной копией стандартного сериализатора однако помимо всего прочего он добавляет полное имя типа в сериализованный поток байтов. Хостинг IIS Internet Information Server WPF Приложения WPF строятся на основе языка XAML и языка реализации логики C.